Merge tag 'kvmarm-fixes-5.10-1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[platform/kernel/linux-rpi.git] / mm / vmalloc.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
4  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
5  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
6  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
7  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
8  *  Improving global KVA allocator, Uladzislau Rezki, Sony, May 2019
9  */
10
11 #include <linux/vmalloc.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/highmem.h>
15 #include <linux/sched/signal.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/spinlock.h>
18 #include <linux/interrupt.h>
19 #include <linux/proc_fs.h>
20 #include <linux/seq_file.h>
21 #include <linux/set_memory.h>
22 #include <linux/debugobjects.h>
23 #include <linux/kallsyms.h>
24 #include <linux/list.h>
25 #include <linux/notifier.h>
26 #include <linux/rbtree.h>
27 #include <linux/xarray.h>
28 #include <linux/rcupdate.h>
29 #include <linux/pfn.h>
30 #include <linux/kmemleak.h>
31 #include <linux/atomic.h>
32 #include <linux/compiler.h>
33 #include <linux/llist.h>
34 #include <linux/bitops.h>
35 #include <linux/rbtree_augmented.h>
36 #include <linux/overflow.h>
37
38 #include <linux/uaccess.h>
39 #include <asm/tlbflush.h>
40 #include <asm/shmparam.h>
41
42 #include "internal.h"
43 #include "pgalloc-track.h"
44
45 bool is_vmalloc_addr(const void *x)
46 {
47         unsigned long addr = (unsigned long)x;
48
49         return addr >= VMALLOC_START && addr < VMALLOC_END;
50 }
51 EXPORT_SYMBOL(is_vmalloc_addr);
52
53 struct vfree_deferred {
54         struct llist_head list;
55         struct work_struct wq;
56 };
57 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
58
59 static void __vunmap(const void *, int);
60
61 static void free_work(struct work_struct *w)
62 {
63         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
64         struct llist_node *t, *llnode;
65
66         llist_for_each_safe(llnode, t, llist_del_all(&p->list))
67                 __vunmap((void *)llnode, 1);
68 }
69
70 /*** Page table manipulation functions ***/
71
72 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
73                              pgtbl_mod_mask *mask)
74 {
75         pte_t *pte;
76
77         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
78         do {
79                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
80                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
81         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
82         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
83 }
84
85 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
86                              pgtbl_mod_mask *mask)
87 {
88         pmd_t *pmd;
89         unsigned long next;
90         int cleared;
91
92         pmd = pmd_offset(pud, addr);
93         do {
94                 next = pmd_addr_end(addr, end);
95
96                 cleared = pmd_clear_huge(pmd);
97                 if (cleared || pmd_bad(*pmd))
98                         *mask |= PGTBL_PMD_MODIFIED;
99
100                 if (cleared)
101                         continue;
102                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
103                         continue;
104                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next, mask);
105
106                 cond_resched();
107         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
108 }
109
110 static void vunmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
111                              pgtbl_mod_mask *mask)
112 {
113         pud_t *pud;
114         unsigned long next;
115         int cleared;
116
117         pud = pud_offset(p4d, addr);
118         do {
119                 next = pud_addr_end(addr, end);
120
121                 cleared = pud_clear_huge(pud);
122                 if (cleared || pud_bad(*pud))
123                         *mask |= PGTBL_PUD_MODIFIED;
124
125                 if (cleared)
126                         continue;
127                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
128                         continue;
129                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next, mask);
130         } while (pud++, addr = next, addr != end);
131 }
132
133 static void vunmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
134                              pgtbl_mod_mask *mask)
135 {
136         p4d_t *p4d;
137         unsigned long next;
138         int cleared;
139
140         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
141         do {
142                 next = p4d_addr_end(addr, end);
143
144                 cleared = p4d_clear_huge(p4d);
145                 if (cleared || p4d_bad(*p4d))
146                         *mask |= PGTBL_P4D_MODIFIED;
147
148                 if (cleared)
149                         continue;
150                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
151                         continue;
152                 vunmap_pud_range(p4d, addr, next, mask);
153         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
154 }
155
156 /**
157  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
158  * @start: start of the VM area to unmap
159  * @size: size of the VM area to unmap
160  *
161  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size specify
162  * should have been allocated using get_vm_area() and its friends.
163  *
164  * NOTE:
165  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is responsible
166  * for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas before calling this
167  * function and flush_tlb_kernel_range() after.
168  */
169 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long start, unsigned long size)
170 {
171         unsigned long end = start + size;
172         unsigned long next;
173         pgd_t *pgd;
174         unsigned long addr = start;
175         pgtbl_mod_mask mask = 0;
176
177         BUG_ON(addr >= end);
178         pgd = pgd_offset_k(addr);
179         do {
180                 next = pgd_addr_end(addr, end);
181                 if (pgd_bad(*pgd))
182                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
183                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
184                         continue;
185                 vunmap_p4d_range(pgd, addr, next, &mask);
186         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
187
188         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
189                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
190 }
191
192 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
193                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
194                 pgtbl_mod_mask *mask)
195 {
196         pte_t *pte;
197
198         /*
199          * nr is a running index into the array which helps higher level
200          * callers keep track of where we're up to.
201          */
202
203         pte = pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask);
204         if (!pte)
205                 return -ENOMEM;
206         do {
207                 struct page *page = pages[*nr];
208
209                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
210                         return -EBUSY;
211                 if (WARN_ON(!page))
212                         return -ENOMEM;
213                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
214                 (*nr)++;
215         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
216         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
217         return 0;
218 }
219
220 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
221                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
222                 pgtbl_mod_mask *mask)
223 {
224         pmd_t *pmd;
225         unsigned long next;
226
227         pmd = pmd_alloc_track(&init_mm, pud, addr, mask);
228         if (!pmd)
229                 return -ENOMEM;
230         do {
231                 next = pmd_addr_end(addr, end);
232                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr, mask))
233                         return -ENOMEM;
234         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
235         return 0;
236 }
237
238 static int vmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr,
239                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
240                 pgtbl_mod_mask *mask)
241 {
242         pud_t *pud;
243         unsigned long next;
244
245         pud = pud_alloc_track(&init_mm, p4d, addr, mask);
246         if (!pud)
247                 return -ENOMEM;
248         do {
249                 next = pud_addr_end(addr, end);
250                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr, mask))
251                         return -ENOMEM;
252         } while (pud++, addr = next, addr != end);
253         return 0;
254 }
255
256 static int vmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
257                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
258                 pgtbl_mod_mask *mask)
259 {
260         p4d_t *p4d;
261         unsigned long next;
262
263         p4d = p4d_alloc_track(&init_mm, pgd, addr, mask);
264         if (!p4d)
265                 return -ENOMEM;
266         do {
267                 next = p4d_addr_end(addr, end);
268                 if (vmap_pud_range(p4d, addr, next, prot, pages, nr, mask))
269                         return -ENOMEM;
270         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
271         return 0;
272 }
273
274 /**
275  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
276  * @addr: start of the VM area to map
277  * @size: size of the VM area to map
278  * @prot: page protection flags to use
279  * @pages: pages to map
280  *
281  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size specify should
282  * have been allocated using get_vm_area() and its friends.
283  *
284  * NOTE:
285  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is responsible for
286  * calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas before calling this
287  * function.
288  *
289  * RETURNS:
290  * 0 on success, -errno on failure.
291  */
292 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
293                              pgprot_t prot, struct page **pages)
294 {
295         unsigned long start = addr;
296         unsigned long end = addr + size;
297         unsigned long next;
298         pgd_t *pgd;
299         int err = 0;
300         int nr = 0;
301         pgtbl_mod_mask mask = 0;
302
303         BUG_ON(addr >= end);
304         pgd = pgd_offset_k(addr);
305         do {
306                 next = pgd_addr_end(addr, end);
307                 if (pgd_bad(*pgd))
308                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
309                 err = vmap_p4d_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr, &mask);
310                 if (err)
311                         return err;
312         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
313
314         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
315                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
316
317         return 0;
318 }
319
320 int map_kernel_range(unsigned long start, unsigned long size, pgprot_t prot,
321                 struct page **pages)
322 {
323         int ret;
324
325         ret = map_kernel_range_noflush(start, size, prot, pages);
326         flush_cache_vmap(start, start + size);
327         return ret;
328 }
329
330 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
331 {
332         /*
333          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
334          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
335          * just put it in the vmalloc space.
336          */
337 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
338         unsigned long addr = (unsigned long)x;
339         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
340                 return 1;
341 #endif
342         return is_vmalloc_addr(x);
343 }
344
345 /*
346  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
347  */
348 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
349 {
350         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
351         struct page *page = NULL;
352         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
353         p4d_t *p4d;
354         pud_t *pud;
355         pmd_t *pmd;
356         pte_t *ptep, pte;
357
358         /*
359          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
360          * architectures that do not vmalloc module space
361          */
362         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
363
364         if (pgd_none(*pgd))
365                 return NULL;
366         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
367         if (p4d_none(*p4d))
368                 return NULL;
369         pud = pud_offset(p4d, addr);
370
371         /*
372          * Don't dereference bad PUD or PMD (below) entries. This will also
373          * identify huge mappings, which we may encounter on architectures
374          * that define CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP=y. Such regions will be
375          * identified as vmalloc addresses by is_vmalloc_addr(), but are
376          * not [unambiguously] associated with a struct page, so there is
377          * no correct value to return for them.
378          */
379         WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud));
380         if (pud_none(*pud) || pud_bad(*pud))
381                 return NULL;
382         pmd = pmd_offset(pud, addr);
383         WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd));
384         if (pmd_none(*pmd) || pmd_bad(*pmd))
385                 return NULL;
386
387         ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
388         pte = *ptep;
389         if (pte_present(pte))
390                 page = pte_page(pte);
391         pte_unmap(ptep);
392         return page;
393 }
394 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
395
396 /*
397  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
398  */
399 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
400 {
401         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
402 }
403 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
404
405
406 /*** Global kva allocator ***/
407
408 #define DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK 0
409 #define DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK 0
410
411
412 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
413 static DEFINE_SPINLOCK(free_vmap_area_lock);
414 /* Export for kexec only */
415 LIST_HEAD(vmap_area_list);
416 static LLIST_HEAD(vmap_purge_list);
417 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
418 static bool vmap_initialized __read_mostly;
419
420 /*
421  * This kmem_cache is used for vmap_area objects. Instead of
422  * allocating from slab we reuse an object from this cache to
423  * make things faster. Especially in "no edge" splitting of
424  * free block.
425  */
426 static struct kmem_cache *vmap_area_cachep;
427
428 /*
429  * This linked list is used in pair with free_vmap_area_root.
430  * It gives O(1) access to prev/next to perform fast coalescing.
431  */
432 static LIST_HEAD(free_vmap_area_list);
433
434 /*
435  * This augment red-black tree represents the free vmap space.
436  * All vmap_area objects in this tree are sorted by va->va_start
437  * address. It is used for allocation and merging when a vmap
438  * object is released.
439  *
440  * Each vmap_area node contains a maximum available free block
441  * of its sub-tree, right or left. Therefore it is possible to
442  * find a lowest match of free area.
443  */
444 static struct rb_root free_vmap_area_root = RB_ROOT;
445
446 /*
447  * Preload a CPU with one object for "no edge" split case. The
448  * aim is to get rid of allocations from the atomic context, thus
449  * to use more permissive allocation masks.
450  */
451 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_area *, ne_fit_preload_node);
452
453 static __always_inline unsigned long
454 va_size(struct vmap_area *va)
455 {
456         return (va->va_end - va->va_start);
457 }
458
459 static __always_inline unsigned long
460 get_subtree_max_size(struct rb_node *node)
461 {
462         struct vmap_area *va;
463
464         va = rb_entry_safe(node, struct vmap_area, rb_node);
465         return va ? va->subtree_max_size : 0;
466 }
467
468 /*
469  * Gets called when remove the node and rotate.
470  */
471 static __always_inline unsigned long
472 compute_subtree_max_size(struct vmap_area *va)
473 {
474         return max3(va_size(va),
475                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_left),
476                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_right));
477 }
478
479 RB_DECLARE_CALLBACKS_MAX(static, free_vmap_area_rb_augment_cb,
480         struct vmap_area, rb_node, unsigned long, subtree_max_size, va_size)
481
482 static void purge_vmap_area_lazy(void);
483 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(vmap_notify_list);
484 static unsigned long lazy_max_pages(void);
485
486 static atomic_long_t nr_vmalloc_pages;
487
488 unsigned long vmalloc_nr_pages(void)
489 {
490         return atomic_long_read(&nr_vmalloc_pages);
491 }
492
493 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
494 {
495         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
496
497         while (n) {
498                 struct vmap_area *va;
499
500                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
501                 if (addr < va->va_start)
502                         n = n->rb_left;
503                 else if (addr >= va->va_end)
504                         n = n->rb_right;
505                 else
506                         return va;
507         }
508
509         return NULL;
510 }
511
512 /*
513  * This function returns back addresses of parent node
514  * and its left or right link for further processing.
515  *
516  * Otherwise NULL is returned. In that case all further
517  * steps regarding inserting of conflicting overlap range
518  * have to be declined and actually considered as a bug.
519  */
520 static __always_inline struct rb_node **
521 find_va_links(struct vmap_area *va,
522         struct rb_root *root, struct rb_node *from,
523         struct rb_node **parent)
524 {
525         struct vmap_area *tmp_va;
526         struct rb_node **link;
527
528         if (root) {
529                 link = &root->rb_node;
530                 if (unlikely(!*link)) {
531                         *parent = NULL;
532                         return link;
533                 }
534         } else {
535                 link = &from;
536         }
537
538         /*
539          * Go to the bottom of the tree. When we hit the last point
540          * we end up with parent rb_node and correct direction, i name
541          * it link, where the new va->rb_node will be attached to.
542          */
543         do {
544                 tmp_va = rb_entry(*link, struct vmap_area, rb_node);
545
546                 /*
547                  * During the traversal we also do some sanity check.
548                  * Trigger the BUG() if there are sides(left/right)
549                  * or full overlaps.
550                  */
551                 if (va->va_start < tmp_va->va_end &&
552                                 va->va_end <= tmp_va->va_start)
553                         link = &(*link)->rb_left;
554                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start &&
555                                 va->va_start >= tmp_va->va_end)
556                         link = &(*link)->rb_right;
557                 else {
558                         WARN(1, "vmalloc bug: 0x%lx-0x%lx overlaps with 0x%lx-0x%lx\n",
559                                 va->va_start, va->va_end, tmp_va->va_start, tmp_va->va_end);
560
561                         return NULL;
562                 }
563         } while (*link);
564
565         *parent = &tmp_va->rb_node;
566         return link;
567 }
568
569 static __always_inline struct list_head *
570 get_va_next_sibling(struct rb_node *parent, struct rb_node **link)
571 {
572         struct list_head *list;
573
574         if (unlikely(!parent))
575                 /*
576                  * The red-black tree where we try to find VA neighbors
577                  * before merging or inserting is empty, i.e. it means
578                  * there is no free vmap space. Normally it does not
579                  * happen but we handle this case anyway.
580                  */
581                 return NULL;
582
583         list = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
584         return (&parent->rb_right == link ? list->next : list);
585 }
586
587 static __always_inline void
588 link_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
589         struct rb_node *parent, struct rb_node **link, struct list_head *head)
590 {
591         /*
592          * VA is still not in the list, but we can
593          * identify its future previous list_head node.
594          */
595         if (likely(parent)) {
596                 head = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
597                 if (&parent->rb_right != link)
598                         head = head->prev;
599         }
600
601         /* Insert to the rb-tree */
602         rb_link_node(&va->rb_node, parent, link);
603         if (root == &free_vmap_area_root) {
604                 /*
605                  * Some explanation here. Just perform simple insertion
606                  * to the tree. We do not set va->subtree_max_size to
607                  * its current size before calling rb_insert_augmented().
608                  * It is because of we populate the tree from the bottom
609                  * to parent levels when the node _is_ in the tree.
610                  *
611                  * Therefore we set subtree_max_size to zero after insertion,
612                  * to let __augment_tree_propagate_from() puts everything to
613                  * the correct order later on.
614                  */
615                 rb_insert_augmented(&va->rb_node,
616                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
617                 va->subtree_max_size = 0;
618         } else {
619                 rb_insert_color(&va->rb_node, root);
620         }
621
622         /* Address-sort this list */
623         list_add(&va->list, head);
624 }
625
626 static __always_inline void
627 unlink_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root)
628 {
629         if (WARN_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node)))
630                 return;
631
632         if (root == &free_vmap_area_root)
633                 rb_erase_augmented(&va->rb_node,
634                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
635         else
636                 rb_erase(&va->rb_node, root);
637
638         list_del(&va->list);
639         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
640 }
641
642 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
643 static void
644 augment_tree_propagate_check(void)
645 {
646         struct vmap_area *va;
647         unsigned long computed_size;
648
649         list_for_each_entry(va, &free_vmap_area_list, list) {
650                 computed_size = compute_subtree_max_size(va);
651                 if (computed_size != va->subtree_max_size)
652                         pr_emerg("tree is corrupted: %lu, %lu\n",
653                                 va_size(va), va->subtree_max_size);
654         }
655 }
656 #endif
657
658 /*
659  * This function populates subtree_max_size from bottom to upper
660  * levels starting from VA point. The propagation must be done
661  * when VA size is modified by changing its va_start/va_end. Or
662  * in case of newly inserting of VA to the tree.
663  *
664  * It means that __augment_tree_propagate_from() must be called:
665  * - After VA has been inserted to the tree(free path);
666  * - After VA has been shrunk(allocation path);
667  * - After VA has been increased(merging path).
668  *
669  * Please note that, it does not mean that upper parent nodes
670  * and their subtree_max_size are recalculated all the time up
671  * to the root node.
672  *
673  *       4--8
674  *        /\
675  *       /  \
676  *      /    \
677  *    2--2  8--8
678  *
679  * For example if we modify the node 4, shrinking it to 2, then
680  * no any modification is required. If we shrink the node 2 to 1
681  * its subtree_max_size is updated only, and set to 1. If we shrink
682  * the node 8 to 6, then its subtree_max_size is set to 6 and parent
683  * node becomes 4--6.
684  */
685 static __always_inline void
686 augment_tree_propagate_from(struct vmap_area *va)
687 {
688         /*
689          * Populate the tree from bottom towards the root until
690          * the calculated maximum available size of checked node
691          * is equal to its current one.
692          */
693         free_vmap_area_rb_augment_cb_propagate(&va->rb_node, NULL);
694
695 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
696         augment_tree_propagate_check();
697 #endif
698 }
699
700 static void
701 insert_vmap_area(struct vmap_area *va,
702         struct rb_root *root, struct list_head *head)
703 {
704         struct rb_node **link;
705         struct rb_node *parent;
706
707         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
708         if (link)
709                 link_va(va, root, parent, link, head);
710 }
711
712 static void
713 insert_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
714         struct rb_node *from, struct rb_root *root,
715         struct list_head *head)
716 {
717         struct rb_node **link;
718         struct rb_node *parent;
719
720         if (from)
721                 link = find_va_links(va, NULL, from, &parent);
722         else
723                 link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
724
725         if (link) {
726                 link_va(va, root, parent, link, head);
727                 augment_tree_propagate_from(va);
728         }
729 }
730
731 /*
732  * Merge de-allocated chunk of VA memory with previous
733  * and next free blocks. If coalesce is not done a new
734  * free area is inserted. If VA has been merged, it is
735  * freed.
736  *
737  * Please note, it can return NULL in case of overlap
738  * ranges, followed by WARN() report. Despite it is a
739  * buggy behaviour, a system can be alive and keep
740  * ongoing.
741  */
742 static __always_inline struct vmap_area *
743 merge_or_add_vmap_area(struct vmap_area *va,
744         struct rb_root *root, struct list_head *head)
745 {
746         struct vmap_area *sibling;
747         struct list_head *next;
748         struct rb_node **link;
749         struct rb_node *parent;
750         bool merged = false;
751
752         /*
753          * Find a place in the tree where VA potentially will be
754          * inserted, unless it is merged with its sibling/siblings.
755          */
756         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
757         if (!link)
758                 return NULL;
759
760         /*
761          * Get next node of VA to check if merging can be done.
762          */
763         next = get_va_next_sibling(parent, link);
764         if (unlikely(next == NULL))
765                 goto insert;
766
767         /*
768          * start            end
769          * |                |
770          * |<------VA------>|<-----Next----->|
771          *                  |                |
772          *                  start            end
773          */
774         if (next != head) {
775                 sibling = list_entry(next, struct vmap_area, list);
776                 if (sibling->va_start == va->va_end) {
777                         sibling->va_start = va->va_start;
778
779                         /* Free vmap_area object. */
780                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
781
782                         /* Point to the new merged area. */
783                         va = sibling;
784                         merged = true;
785                 }
786         }
787
788         /*
789          * start            end
790          * |                |
791          * |<-----Prev----->|<------VA------>|
792          *                  |                |
793          *                  start            end
794          */
795         if (next->prev != head) {
796                 sibling = list_entry(next->prev, struct vmap_area, list);
797                 if (sibling->va_end == va->va_start) {
798                         /*
799                          * If both neighbors are coalesced, it is important
800                          * to unlink the "next" node first, followed by merging
801                          * with "previous" one. Otherwise the tree might not be
802                          * fully populated if a sibling's augmented value is
803                          * "normalized" because of rotation operations.
804                          */
805                         if (merged)
806                                 unlink_va(va, root);
807
808                         sibling->va_end = va->va_end;
809
810                         /* Free vmap_area object. */
811                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
812
813                         /* Point to the new merged area. */
814                         va = sibling;
815                         merged = true;
816                 }
817         }
818
819 insert:
820         if (!merged)
821                 link_va(va, root, parent, link, head);
822
823         /*
824          * Last step is to check and update the tree.
825          */
826         augment_tree_propagate_from(va);
827         return va;
828 }
829
830 static __always_inline bool
831 is_within_this_va(struct vmap_area *va, unsigned long size,
832         unsigned long align, unsigned long vstart)
833 {
834         unsigned long nva_start_addr;
835
836         if (va->va_start > vstart)
837                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
838         else
839                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
840
841         /* Can be overflowed due to big size or alignment. */
842         if (nva_start_addr + size < nva_start_addr ||
843                         nva_start_addr < vstart)
844                 return false;
845
846         return (nva_start_addr + size <= va->va_end);
847 }
848
849 /*
850  * Find the first free block(lowest start address) in the tree,
851  * that will accomplish the request corresponding to passing
852  * parameters.
853  */
854 static __always_inline struct vmap_area *
855 find_vmap_lowest_match(unsigned long size,
856         unsigned long align, unsigned long vstart)
857 {
858         struct vmap_area *va;
859         struct rb_node *node;
860         unsigned long length;
861
862         /* Start from the root. */
863         node = free_vmap_area_root.rb_node;
864
865         /* Adjust the search size for alignment overhead. */
866         length = size + align - 1;
867
868         while (node) {
869                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
870
871                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) >= length &&
872                                 vstart < va->va_start) {
873                         node = node->rb_left;
874                 } else {
875                         if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
876                                 return va;
877
878                         /*
879                          * Does not make sense to go deeper towards the right
880                          * sub-tree if it does not have a free block that is
881                          * equal or bigger to the requested search length.
882                          */
883                         if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length) {
884                                 node = node->rb_right;
885                                 continue;
886                         }
887
888                         /*
889                          * OK. We roll back and find the first right sub-tree,
890                          * that will satisfy the search criteria. It can happen
891                          * only once due to "vstart" restriction.
892                          */
893                         while ((node = rb_parent(node))) {
894                                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
895                                 if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
896                                         return va;
897
898                                 if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length &&
899                                                 vstart <= va->va_start) {
900                                         node = node->rb_right;
901                                         break;
902                                 }
903                         }
904                 }
905         }
906
907         return NULL;
908 }
909
910 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
911 #include <linux/random.h>
912
913 static struct vmap_area *
914 find_vmap_lowest_linear_match(unsigned long size,
915         unsigned long align, unsigned long vstart)
916 {
917         struct vmap_area *va;
918
919         list_for_each_entry(va, &free_vmap_area_list, list) {
920                 if (!is_within_this_va(va, size, align, vstart))
921                         continue;
922
923                 return va;
924         }
925
926         return NULL;
927 }
928
929 static void
930 find_vmap_lowest_match_check(unsigned long size)
931 {
932         struct vmap_area *va_1, *va_2;
933         unsigned long vstart;
934         unsigned int rnd;
935
936         get_random_bytes(&rnd, sizeof(rnd));
937         vstart = VMALLOC_START + rnd;
938
939         va_1 = find_vmap_lowest_match(size, 1, vstart);
940         va_2 = find_vmap_lowest_linear_match(size, 1, vstart);
941
942         if (va_1 != va_2)
943                 pr_emerg("not lowest: t: 0x%p, l: 0x%p, v: 0x%lx\n",
944                         va_1, va_2, vstart);
945 }
946 #endif
947
948 enum fit_type {
949         NOTHING_FIT = 0,
950         FL_FIT_TYPE = 1,        /* full fit */
951         LE_FIT_TYPE = 2,        /* left edge fit */
952         RE_FIT_TYPE = 3,        /* right edge fit */
953         NE_FIT_TYPE = 4         /* no edge fit */
954 };
955
956 static __always_inline enum fit_type
957 classify_va_fit_type(struct vmap_area *va,
958         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size)
959 {
960         enum fit_type type;
961
962         /* Check if it is within VA. */
963         if (nva_start_addr < va->va_start ||
964                         nva_start_addr + size > va->va_end)
965                 return NOTHING_FIT;
966
967         /* Now classify. */
968         if (va->va_start == nva_start_addr) {
969                 if (va->va_end == nva_start_addr + size)
970                         type = FL_FIT_TYPE;
971                 else
972                         type = LE_FIT_TYPE;
973         } else if (va->va_end == nva_start_addr + size) {
974                 type = RE_FIT_TYPE;
975         } else {
976                 type = NE_FIT_TYPE;
977         }
978
979         return type;
980 }
981
982 static __always_inline int
983 adjust_va_to_fit_type(struct vmap_area *va,
984         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size,
985         enum fit_type type)
986 {
987         struct vmap_area *lva = NULL;
988
989         if (type == FL_FIT_TYPE) {
990                 /*
991                  * No need to split VA, it fully fits.
992                  *
993                  * |               |
994                  * V      NVA      V
995                  * |---------------|
996                  */
997                 unlink_va(va, &free_vmap_area_root);
998                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
999         } else if (type == LE_FIT_TYPE) {
1000                 /*
1001                  * Split left edge of fit VA.
1002                  *
1003                  * |       |
1004                  * V  NVA  V   R
1005                  * |-------|-------|
1006                  */
1007                 va->va_start += size;
1008         } else if (type == RE_FIT_TYPE) {
1009                 /*
1010                  * Split right edge of fit VA.
1011                  *
1012                  *         |       |
1013                  *     L   V  NVA  V
1014                  * |-------|-------|
1015                  */
1016                 va->va_end = nva_start_addr;
1017         } else if (type == NE_FIT_TYPE) {
1018                 /*
1019                  * Split no edge of fit VA.
1020                  *
1021                  *     |       |
1022                  *   L V  NVA  V R
1023                  * |---|-------|---|
1024                  */
1025                 lva = __this_cpu_xchg(ne_fit_preload_node, NULL);
1026                 if (unlikely(!lva)) {
1027                         /*
1028                          * For percpu allocator we do not do any pre-allocation
1029                          * and leave it as it is. The reason is it most likely
1030                          * never ends up with NE_FIT_TYPE splitting. In case of
1031                          * percpu allocations offsets and sizes are aligned to
1032                          * fixed align request, i.e. RE_FIT_TYPE and FL_FIT_TYPE
1033                          * are its main fitting cases.
1034                          *
1035                          * There are a few exceptions though, as an example it is
1036                          * a first allocation (early boot up) when we have "one"
1037                          * big free space that has to be split.
1038                          *
1039                          * Also we can hit this path in case of regular "vmap"
1040                          * allocations, if "this" current CPU was not preloaded.
1041                          * See the comment in alloc_vmap_area() why. If so, then
1042                          * GFP_NOWAIT is used instead to get an extra object for
1043                          * split purpose. That is rare and most time does not
1044                          * occur.
1045                          *
1046                          * What happens if an allocation gets failed. Basically,
1047                          * an "overflow" path is triggered to purge lazily freed
1048                          * areas to free some memory, then, the "retry" path is
1049                          * triggered to repeat one more time. See more details
1050                          * in alloc_vmap_area() function.
1051                          */
1052                         lva = kmem_cache_alloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1053                         if (!lva)
1054                                 return -1;
1055                 }
1056
1057                 /*
1058                  * Build the remainder.
1059                  */
1060                 lva->va_start = va->va_start;
1061                 lva->va_end = nva_start_addr;
1062
1063                 /*
1064                  * Shrink this VA to remaining size.
1065                  */
1066                 va->va_start = nva_start_addr + size;
1067         } else {
1068                 return -1;
1069         }
1070
1071         if (type != FL_FIT_TYPE) {
1072                 augment_tree_propagate_from(va);
1073
1074                 if (lva)        /* type == NE_FIT_TYPE */
1075                         insert_vmap_area_augment(lva, &va->rb_node,
1076                                 &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1077         }
1078
1079         return 0;
1080 }
1081
1082 /*
1083  * Returns a start address of the newly allocated area, if success.
1084  * Otherwise a vend is returned that indicates failure.
1085  */
1086 static __always_inline unsigned long
1087 __alloc_vmap_area(unsigned long size, unsigned long align,
1088         unsigned long vstart, unsigned long vend)
1089 {
1090         unsigned long nva_start_addr;
1091         struct vmap_area *va;
1092         enum fit_type type;
1093         int ret;
1094
1095         va = find_vmap_lowest_match(size, align, vstart);
1096         if (unlikely(!va))
1097                 return vend;
1098
1099         if (va->va_start > vstart)
1100                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1101         else
1102                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1103
1104         /* Check the "vend" restriction. */
1105         if (nva_start_addr + size > vend)
1106                 return vend;
1107
1108         /* Classify what we have found. */
1109         type = classify_va_fit_type(va, nva_start_addr, size);
1110         if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
1111                 return vend;
1112
1113         /* Update the free vmap_area. */
1114         ret = adjust_va_to_fit_type(va, nva_start_addr, size, type);
1115         if (ret)
1116                 return vend;
1117
1118 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1119         find_vmap_lowest_match_check(size);
1120 #endif
1121
1122         return nva_start_addr;
1123 }
1124
1125 /*
1126  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
1127  */
1128 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
1129 {
1130         /*
1131          * Remove from the busy tree/list.
1132          */
1133         spin_lock(&vmap_area_lock);
1134         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1135         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1136
1137         /*
1138          * Insert/Merge it back to the free tree/list.
1139          */
1140         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1141         merge_or_add_vmap_area(va, &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1142         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1143 }
1144
1145 /*
1146  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
1147  * vstart and vend.
1148  */
1149 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
1150                                 unsigned long align,
1151                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
1152                                 int node, gfp_t gfp_mask)
1153 {
1154         struct vmap_area *va, *pva;
1155         unsigned long addr;
1156         int purged = 0;
1157         int ret;
1158
1159         BUG_ON(!size);
1160         BUG_ON(offset_in_page(size));
1161         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
1162
1163         if (unlikely(!vmap_initialized))
1164                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1165
1166         might_sleep();
1167         gfp_mask = gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK;
1168
1169         va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1170         if (unlikely(!va))
1171                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1172
1173         /*
1174          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
1175          * to avoid false negatives.
1176          */
1177         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask);
1178
1179 retry:
1180         /*
1181          * Preload this CPU with one extra vmap_area object. It is used
1182          * when fit type of free area is NE_FIT_TYPE. Please note, it
1183          * does not guarantee that an allocation occurs on a CPU that
1184          * is preloaded, instead we minimize the case when it is not.
1185          * It can happen because of cpu migration, because there is a
1186          * race until the below spinlock is taken.
1187          *
1188          * The preload is done in non-atomic context, thus it allows us
1189          * to use more permissive allocation masks to be more stable under
1190          * low memory condition and high memory pressure. In rare case,
1191          * if not preloaded, GFP_NOWAIT is used.
1192          *
1193          * Set "pva" to NULL here, because of "retry" path.
1194          */
1195         pva = NULL;
1196
1197         if (!this_cpu_read(ne_fit_preload_node))
1198                 /*
1199                  * Even if it fails we do not really care about that.
1200                  * Just proceed as it is. If needed "overflow" path
1201                  * will refill the cache we allocate from.
1202                  */
1203                 pva = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1204
1205         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1206
1207         if (pva && __this_cpu_cmpxchg(ne_fit_preload_node, NULL, pva))
1208                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, pva);
1209
1210         /*
1211          * If an allocation fails, the "vend" address is
1212          * returned. Therefore trigger the overflow path.
1213          */
1214         addr = __alloc_vmap_area(size, align, vstart, vend);
1215         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1216
1217         if (unlikely(addr == vend))
1218                 goto overflow;
1219
1220         va->va_start = addr;
1221         va->va_end = addr + size;
1222         va->vm = NULL;
1223
1224
1225         spin_lock(&vmap_area_lock);
1226         insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
1227         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1228
1229         BUG_ON(!IS_ALIGNED(va->va_start, align));
1230         BUG_ON(va->va_start < vstart);
1231         BUG_ON(va->va_end > vend);
1232
1233         ret = kasan_populate_vmalloc(addr, size);
1234         if (ret) {
1235                 free_vmap_area(va);
1236                 return ERR_PTR(ret);
1237         }
1238
1239         return va;
1240
1241 overflow:
1242         if (!purged) {
1243                 purge_vmap_area_lazy();
1244                 purged = 1;
1245                 goto retry;
1246         }
1247
1248         if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask)) {
1249                 unsigned long freed = 0;
1250                 blocking_notifier_call_chain(&vmap_notify_list, 0, &freed);
1251                 if (freed > 0) {
1252                         purged = 0;
1253                         goto retry;
1254                 }
1255         }
1256
1257         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1258                 pr_warn("vmap allocation for size %lu failed: use vmalloc=<size> to increase size\n",
1259                         size);
1260
1261         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1262         return ERR_PTR(-EBUSY);
1263 }
1264
1265 int register_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1266 {
1267         return blocking_notifier_chain_register(&vmap_notify_list, nb);
1268 }
1269 EXPORT_SYMBOL_GPL(register_vmap_purge_notifier);
1270
1271 int unregister_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1272 {
1273         return blocking_notifier_chain_unregister(&vmap_notify_list, nb);
1274 }
1275 EXPORT_SYMBOL_GPL(unregister_vmap_purge_notifier);
1276
1277 /*
1278  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
1279  * before attempting to purge with a TLB flush.
1280  *
1281  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
1282  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
1283  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
1284  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
1285  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
1286  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
1287  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
1288  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
1289  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
1290  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
1291  * becomes a problem on bigger systems.
1292  */
1293 static unsigned long lazy_max_pages(void)
1294 {
1295         unsigned int log;
1296
1297         log = fls(num_online_cpus());
1298
1299         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
1300 }
1301
1302 static atomic_long_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_LONG_INIT(0);
1303
1304 /*
1305  * Serialize vmap purging.  There is no actual criticial section protected
1306  * by this look, but we want to avoid concurrent calls for performance
1307  * reasons and to make the pcpu_get_vm_areas more deterministic.
1308  */
1309 static DEFINE_MUTEX(vmap_purge_lock);
1310
1311 /* for per-CPU blocks */
1312 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
1313
1314 /*
1315  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
1316  * immediately freed.
1317  */
1318 void set_iounmap_nonlazy(void)
1319 {
1320         atomic_long_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
1321 }
1322
1323 /*
1324  * Purges all lazily-freed vmap areas.
1325  */
1326 static bool __purge_vmap_area_lazy(unsigned long start, unsigned long end)
1327 {
1328         unsigned long resched_threshold;
1329         struct llist_node *valist;
1330         struct vmap_area *va;
1331         struct vmap_area *n_va;
1332
1333         lockdep_assert_held(&vmap_purge_lock);
1334
1335         valist = llist_del_all(&vmap_purge_list);
1336         if (unlikely(valist == NULL))
1337                 return false;
1338
1339         /*
1340          * TODO: to calculate a flush range without looping.
1341          * The list can be up to lazy_max_pages() elements.
1342          */
1343         llist_for_each_entry(va, valist, purge_list) {
1344                 if (va->va_start < start)
1345                         start = va->va_start;
1346                 if (va->va_end > end)
1347                         end = va->va_end;
1348         }
1349
1350         flush_tlb_kernel_range(start, end);
1351         resched_threshold = lazy_max_pages() << 1;
1352
1353         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1354         llist_for_each_entry_safe(va, n_va, valist, purge_list) {
1355                 unsigned long nr = (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
1356                 unsigned long orig_start = va->va_start;
1357                 unsigned long orig_end = va->va_end;
1358
1359                 /*
1360                  * Finally insert or merge lazily-freed area. It is
1361                  * detached and there is no need to "unlink" it from
1362                  * anything.
1363                  */
1364                 va = merge_or_add_vmap_area(va, &free_vmap_area_root,
1365                                             &free_vmap_area_list);
1366
1367                 if (!va)
1368                         continue;
1369
1370                 if (is_vmalloc_or_module_addr((void *)orig_start))
1371                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
1372                                               va->va_start, va->va_end);
1373
1374                 atomic_long_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
1375
1376                 if (atomic_long_read(&vmap_lazy_nr) < resched_threshold)
1377                         cond_resched_lock(&free_vmap_area_lock);
1378         }
1379         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1380         return true;
1381 }
1382
1383 /*
1384  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
1385  * is already purging.
1386  */
1387 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
1388 {
1389         if (mutex_trylock(&vmap_purge_lock)) {
1390                 __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1391                 mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1392         }
1393 }
1394
1395 /*
1396  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
1397  */
1398 static void purge_vmap_area_lazy(void)
1399 {
1400         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1401         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1402         __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1403         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1404 }
1405
1406 /*
1407  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
1408  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
1409  * previously.
1410  */
1411 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
1412 {
1413         unsigned long nr_lazy;
1414
1415         spin_lock(&vmap_area_lock);
1416         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1417         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1418
1419         nr_lazy = atomic_long_add_return((va->va_end - va->va_start) >>
1420                                 PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
1421
1422         /* After this point, we may free va at any time */
1423         llist_add(&va->purge_list, &vmap_purge_list);
1424
1425         if (unlikely(nr_lazy > lazy_max_pages()))
1426                 try_purge_vmap_area_lazy();
1427 }
1428
1429 /*
1430  * Free and unmap a vmap area
1431  */
1432 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
1433 {
1434         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
1435         unmap_kernel_range_noflush(va->va_start, va->va_end - va->va_start);
1436         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1437                 flush_tlb_kernel_range(va->va_start, va->va_end);
1438
1439         free_vmap_area_noflush(va);
1440 }
1441
1442 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
1443 {
1444         struct vmap_area *va;
1445
1446         spin_lock(&vmap_area_lock);
1447         va = __find_vmap_area(addr);
1448         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1449
1450         return va;
1451 }
1452
1453 /*** Per cpu kva allocator ***/
1454
1455 /*
1456  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
1457  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
1458  */
1459 /*
1460  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
1461  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
1462  * instead (we just need a rough idea)
1463  */
1464 #if BITS_PER_LONG == 32
1465 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
1466 #else
1467 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
1468 #endif
1469
1470 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
1471 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
1472 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
1473 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
1474 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
1475 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
1476 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
1477                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
1478                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
1479                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
1480
1481 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
1482
1483 struct vmap_block_queue {
1484         spinlock_t lock;
1485         struct list_head free;
1486 };
1487
1488 struct vmap_block {
1489         spinlock_t lock;
1490         struct vmap_area *va;
1491         unsigned long free, dirty;
1492         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
1493         struct list_head free_list;
1494         struct rcu_head rcu_head;
1495         struct list_head purge;
1496 };
1497
1498 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
1499 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
1500
1501 /*
1502  * XArray of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
1503  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
1504  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
1505  */
1506 static DEFINE_XARRAY(vmap_blocks);
1507
1508 /*
1509  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
1510  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
1511  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
1512  * big problem.
1513  */
1514
1515 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
1516 {
1517         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
1518         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
1519         return addr;
1520 }
1521
1522 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
1523 {
1524         unsigned long addr;
1525
1526         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
1527         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
1528         return (void *)addr;
1529 }
1530
1531 /**
1532  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
1533  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
1534  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
1535  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
1536  *
1537  * Return: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
1538  */
1539 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
1540 {
1541         struct vmap_block_queue *vbq;
1542         struct vmap_block *vb;
1543         struct vmap_area *va;
1544         unsigned long vb_idx;
1545         int node, err;
1546         void *vaddr;
1547
1548         node = numa_node_id();
1549
1550         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
1551                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1552         if (unlikely(!vb))
1553                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1554
1555         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
1556                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1557                                         node, gfp_mask);
1558         if (IS_ERR(va)) {
1559                 kfree(vb);
1560                 return ERR_CAST(va);
1561         }
1562
1563         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
1564         spin_lock_init(&vb->lock);
1565         vb->va = va;
1566         /* At least something should be left free */
1567         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
1568         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
1569         vb->dirty = 0;
1570         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
1571         vb->dirty_max = 0;
1572         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
1573
1574         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
1575         err = xa_insert(&vmap_blocks, vb_idx, vb, gfp_mask);
1576         if (err) {
1577                 kfree(vb);
1578                 free_vmap_area(va);
1579                 return ERR_PTR(err);
1580         }
1581
1582         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
1583         spin_lock(&vbq->lock);
1584         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
1585         spin_unlock(&vbq->lock);
1586         put_cpu_var(vmap_block_queue);
1587
1588         return vaddr;
1589 }
1590
1591 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
1592 {
1593         struct vmap_block *tmp;
1594
1595         tmp = xa_erase(&vmap_blocks, addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
1596         BUG_ON(tmp != vb);
1597
1598         free_vmap_area_noflush(vb->va);
1599         kfree_rcu(vb, rcu_head);
1600 }
1601
1602 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
1603 {
1604         LIST_HEAD(purge);
1605         struct vmap_block *vb;
1606         struct vmap_block *n_vb;
1607         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1608
1609         rcu_read_lock();
1610         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1611
1612                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
1613                         continue;
1614
1615                 spin_lock(&vb->lock);
1616                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
1617                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
1618                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
1619                         vb->dirty_min = 0;
1620                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
1621                         spin_lock(&vbq->lock);
1622                         list_del_rcu(&vb->free_list);
1623                         spin_unlock(&vbq->lock);
1624                         spin_unlock(&vb->lock);
1625                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
1626                 } else
1627                         spin_unlock(&vb->lock);
1628         }
1629         rcu_read_unlock();
1630
1631         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
1632                 list_del(&vb->purge);
1633                 free_vmap_block(vb);
1634         }
1635 }
1636
1637 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
1638 {
1639         int cpu;
1640
1641         for_each_possible_cpu(cpu)
1642                 purge_fragmented_blocks(cpu);
1643 }
1644
1645 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
1646 {
1647         struct vmap_block_queue *vbq;
1648         struct vmap_block *vb;
1649         void *vaddr = NULL;
1650         unsigned int order;
1651
1652         BUG_ON(offset_in_page(size));
1653         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
1654         if (WARN_ON(size == 0)) {
1655                 /*
1656                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
1657                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
1658                  * early.
1659                  */
1660                 return NULL;
1661         }
1662         order = get_order(size);
1663
1664         rcu_read_lock();
1665         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
1666         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1667                 unsigned long pages_off;
1668
1669                 spin_lock(&vb->lock);
1670                 if (vb->free < (1UL << order)) {
1671                         spin_unlock(&vb->lock);
1672                         continue;
1673                 }
1674
1675                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
1676                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
1677                 vb->free -= 1UL << order;
1678                 if (vb->free == 0) {
1679                         spin_lock(&vbq->lock);
1680                         list_del_rcu(&vb->free_list);
1681                         spin_unlock(&vbq->lock);
1682                 }
1683
1684                 spin_unlock(&vb->lock);
1685                 break;
1686         }
1687
1688         put_cpu_var(vmap_block_queue);
1689         rcu_read_unlock();
1690
1691         /* Allocate new block if nothing was found */
1692         if (!vaddr)
1693                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
1694
1695         return vaddr;
1696 }
1697
1698 static void vb_free(unsigned long addr, unsigned long size)
1699 {
1700         unsigned long offset;
1701         unsigned int order;
1702         struct vmap_block *vb;
1703
1704         BUG_ON(offset_in_page(size));
1705         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
1706
1707         flush_cache_vunmap(addr, addr + size);
1708
1709         order = get_order(size);
1710         offset = (addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1)) >> PAGE_SHIFT;
1711         vb = xa_load(&vmap_blocks, addr_to_vb_idx(addr));
1712
1713         unmap_kernel_range_noflush(addr, size);
1714
1715         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1716                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr + size);
1717
1718         spin_lock(&vb->lock);
1719
1720         /* Expand dirty range */
1721         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
1722         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
1723
1724         vb->dirty += 1UL << order;
1725         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
1726                 BUG_ON(vb->free);
1727                 spin_unlock(&vb->lock);
1728                 free_vmap_block(vb);
1729         } else
1730                 spin_unlock(&vb->lock);
1731 }
1732
1733 static void _vm_unmap_aliases(unsigned long start, unsigned long end, int flush)
1734 {
1735         int cpu;
1736
1737         if (unlikely(!vmap_initialized))
1738                 return;
1739
1740         might_sleep();
1741
1742         for_each_possible_cpu(cpu) {
1743                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1744                 struct vmap_block *vb;
1745
1746                 rcu_read_lock();
1747                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1748                         spin_lock(&vb->lock);
1749                         if (vb->dirty) {
1750                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
1751                                 unsigned long s, e;
1752
1753                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
1754                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
1755
1756                                 start = min(s, start);
1757                                 end   = max(e, end);
1758
1759                                 flush = 1;
1760                         }
1761                         spin_unlock(&vb->lock);
1762                 }
1763                 rcu_read_unlock();
1764         }
1765
1766         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1767         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1768         if (!__purge_vmap_area_lazy(start, end) && flush)
1769                 flush_tlb_kernel_range(start, end);
1770         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1771 }
1772
1773 /**
1774  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1775  *
1776  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1777  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1778  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1779  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1780  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1781  *
1782  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1783  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1784  * from the vmap layer.
1785  */
1786 void vm_unmap_aliases(void)
1787 {
1788         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1789         int flush = 0;
1790
1791         _vm_unmap_aliases(start, end, flush);
1792 }
1793 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1794
1795 /**
1796  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1797  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1798  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1799  */
1800 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1801 {
1802         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
1803         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1804         struct vmap_area *va;
1805
1806         might_sleep();
1807         BUG_ON(!addr);
1808         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1809         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1810         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(addr));
1811
1812         kasan_poison_vmalloc(mem, size);
1813
1814         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1815                 debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1816                 vb_free(addr, size);
1817                 return;
1818         }
1819
1820         va = find_vmap_area(addr);
1821         BUG_ON(!va);
1822         debug_check_no_locks_freed((void *)va->va_start,
1823                                     (va->va_end - va->va_start));
1824         free_unmap_vmap_area(va);
1825 }
1826 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1827
1828 /**
1829  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1830  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1831  * @count: number of pages
1832  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1833  *
1834  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
1835  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
1836  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
1837  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
1838  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
1839  *
1840  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1841  */
1842 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node)
1843 {
1844         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
1845         unsigned long addr;
1846         void *mem;
1847
1848         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1849                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1850                 if (IS_ERR(mem))
1851                         return NULL;
1852                 addr = (unsigned long)mem;
1853         } else {
1854                 struct vmap_area *va;
1855                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1856                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1857                 if (IS_ERR(va))
1858                         return NULL;
1859
1860                 addr = va->va_start;
1861                 mem = (void *)addr;
1862         }
1863
1864         kasan_unpoison_vmalloc(mem, size);
1865
1866         if (map_kernel_range(addr, size, PAGE_KERNEL, pages) < 0) {
1867                 vm_unmap_ram(mem, count);
1868                 return NULL;
1869         }
1870         return mem;
1871 }
1872 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1873
1874 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1875
1876 /**
1877  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1878  * @vm: vm_struct to add
1879  *
1880  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1881  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1882  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1883  *
1884  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1885  */
1886 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1887 {
1888         struct vm_struct *tmp, **p;
1889
1890         BUG_ON(vmap_initialized);
1891         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1892                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1893                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1894                         break;
1895                 } else
1896                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1897         }
1898         vm->next = *p;
1899         *p = vm;
1900 }
1901
1902 /**
1903  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1904  * @vm: vm_struct to register
1905  * @align: requested alignment
1906  *
1907  * This function is used to register kernel vm area before
1908  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1909  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1910  * vm->addr contains the allocated address.
1911  *
1912  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1913  */
1914 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1915 {
1916         static size_t vm_init_off __initdata;
1917         unsigned long addr;
1918
1919         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1920         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1921
1922         vm->addr = (void *)addr;
1923
1924         vm_area_add_early(vm);
1925 }
1926
1927 static void vmap_init_free_space(void)
1928 {
1929         unsigned long vmap_start = 1;
1930         const unsigned long vmap_end = ULONG_MAX;
1931         struct vmap_area *busy, *free;
1932
1933         /*
1934          *     B     F     B     B     B     F
1935          * -|-----|.....|-----|-----|-----|.....|-
1936          *  |           The KVA space           |
1937          *  |<--------------------------------->|
1938          */
1939         list_for_each_entry(busy, &vmap_area_list, list) {
1940                 if (busy->va_start - vmap_start > 0) {
1941                         free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1942                         if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
1943                                 free->va_start = vmap_start;
1944                                 free->va_end = busy->va_start;
1945
1946                                 insert_vmap_area_augment(free, NULL,
1947                                         &free_vmap_area_root,
1948                                                 &free_vmap_area_list);
1949                         }
1950                 }
1951
1952                 vmap_start = busy->va_end;
1953         }
1954
1955         if (vmap_end - vmap_start > 0) {
1956                 free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1957                 if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
1958                         free->va_start = vmap_start;
1959                         free->va_end = vmap_end;
1960
1961                         insert_vmap_area_augment(free, NULL,
1962                                 &free_vmap_area_root,
1963                                         &free_vmap_area_list);
1964                 }
1965         }
1966 }
1967
1968 void __init vmalloc_init(void)
1969 {
1970         struct vmap_area *va;
1971         struct vm_struct *tmp;
1972         int i;
1973
1974         /*
1975          * Create the cache for vmap_area objects.
1976          */
1977         vmap_area_cachep = KMEM_CACHE(vmap_area, SLAB_PANIC);
1978
1979         for_each_possible_cpu(i) {
1980                 struct vmap_block_queue *vbq;
1981                 struct vfree_deferred *p;
1982
1983                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1984                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1985                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1986                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
1987                 init_llist_head(&p->list);
1988                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
1989         }
1990
1991         /* Import existing vmlist entries. */
1992         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1993                 va = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1994                 if (WARN_ON_ONCE(!va))
1995                         continue;
1996
1997                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1998                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1999                 va->vm = tmp;
2000                 insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
2001         }
2002
2003         /*
2004          * Now we can initialize a free vmap space.
2005          */
2006         vmap_init_free_space();
2007         vmap_initialized = true;
2008 }
2009
2010 /**
2011  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
2012  * @addr: start of the VM area to unmap
2013  * @size: size of the VM area to unmap
2014  *
2015  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
2016  * the unmapping and tlb after.
2017  */
2018 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
2019 {
2020         unsigned long end = addr + size;
2021
2022         flush_cache_vunmap(addr, end);
2023         unmap_kernel_range_noflush(addr, size);
2024         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
2025 }
2026
2027 static inline void setup_vmalloc_vm_locked(struct vm_struct *vm,
2028         struct vmap_area *va, unsigned long flags, const void *caller)
2029 {
2030         vm->flags = flags;
2031         vm->addr = (void *)va->va_start;
2032         vm->size = va->va_end - va->va_start;
2033         vm->caller = caller;
2034         va->vm = vm;
2035 }
2036
2037 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
2038                               unsigned long flags, const void *caller)
2039 {
2040         spin_lock(&vmap_area_lock);
2041         setup_vmalloc_vm_locked(vm, va, flags, caller);
2042         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2043 }
2044
2045 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
2046 {
2047         /*
2048          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
2049          * we should make sure that vm has proper values.
2050          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
2051          */
2052         smp_wmb();
2053         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
2054 }
2055
2056 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
2057                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
2058                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
2059 {
2060         struct vmap_area *va;
2061         struct vm_struct *area;
2062         unsigned long requested_size = size;
2063
2064         BUG_ON(in_interrupt());
2065         size = PAGE_ALIGN(size);
2066         if (unlikely(!size))
2067                 return NULL;
2068
2069         if (flags & VM_IOREMAP)
2070                 align = 1ul << clamp_t(int, get_count_order_long(size),
2071                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
2072
2073         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
2074         if (unlikely(!area))
2075                 return NULL;
2076
2077         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
2078                 size += PAGE_SIZE;
2079
2080         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
2081         if (IS_ERR(va)) {
2082                 kfree(area);
2083                 return NULL;
2084         }
2085
2086         kasan_unpoison_vmalloc((void *)va->va_start, requested_size);
2087
2088         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
2089
2090         return area;
2091 }
2092
2093 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2094                                        unsigned long start, unsigned long end,
2095                                        const void *caller)
2096 {
2097         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
2098                                   GFP_KERNEL, caller);
2099 }
2100
2101 /**
2102  * get_vm_area - reserve a contiguous kernel virtual area
2103  * @size:        size of the area
2104  * @flags:       %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
2105  *
2106  * Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
2107  * and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
2108  * on success or %NULL on failure.
2109  *
2110  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2111  */
2112 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
2113 {
2114         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2115                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
2116                                   __builtin_return_address(0));
2117 }
2118
2119 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2120                                 const void *caller)
2121 {
2122         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2123                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2124 }
2125
2126 /**
2127  * find_vm_area - find a continuous kernel virtual area
2128  * @addr:         base address
2129  *
2130  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
2131  * It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
2132  * pointer valid.
2133  *
2134  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2135  */
2136 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
2137 {
2138         struct vmap_area *va;
2139
2140         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
2141         if (!va)
2142                 return NULL;
2143
2144         return va->vm;
2145 }
2146
2147 /**
2148  * remove_vm_area - find and remove a continuous kernel virtual area
2149  * @addr:           base address
2150  *
2151  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
2152  * This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
2153  * on SMP machines, except for its size or flags.
2154  *
2155  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2156  */
2157 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
2158 {
2159         struct vmap_area *va;
2160
2161         might_sleep();
2162
2163         spin_lock(&vmap_area_lock);
2164         va = __find_vmap_area((unsigned long)addr);
2165         if (va && va->vm) {
2166                 struct vm_struct *vm = va->vm;
2167
2168                 va->vm = NULL;
2169                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
2170
2171                 kasan_free_shadow(vm);
2172                 free_unmap_vmap_area(va);
2173
2174                 return vm;
2175         }
2176
2177         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2178         return NULL;
2179 }
2180
2181 static inline void set_area_direct_map(const struct vm_struct *area,
2182                                        int (*set_direct_map)(struct page *page))
2183 {
2184         int i;
2185
2186         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
2187                 if (page_address(area->pages[i]))
2188                         set_direct_map(area->pages[i]);
2189 }
2190
2191 /* Handle removing and resetting vm mappings related to the vm_struct. */
2192 static void vm_remove_mappings(struct vm_struct *area, int deallocate_pages)
2193 {
2194         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2195         int flush_reset = area->flags & VM_FLUSH_RESET_PERMS;
2196         int flush_dmap = 0;
2197         int i;
2198
2199         remove_vm_area(area->addr);
2200
2201         /* If this is not VM_FLUSH_RESET_PERMS memory, no need for the below. */
2202         if (!flush_reset)
2203                 return;
2204
2205         /*
2206          * If not deallocating pages, just do the flush of the VM area and
2207          * return.
2208          */
2209         if (!deallocate_pages) {
2210                 vm_unmap_aliases();
2211                 return;
2212         }
2213
2214         /*
2215          * If execution gets here, flush the vm mapping and reset the direct
2216          * map. Find the start and end range of the direct mappings to make sure
2217          * the vm_unmap_aliases() flush includes the direct map.
2218          */
2219         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2220                 unsigned long addr = (unsigned long)page_address(area->pages[i]);
2221                 if (addr) {
2222                         start = min(addr, start);
2223                         end = max(addr + PAGE_SIZE, end);
2224                         flush_dmap = 1;
2225                 }
2226         }
2227
2228         /*
2229          * Set direct map to something invalid so that it won't be cached if
2230          * there are any accesses after the TLB flush, then flush the TLB and
2231          * reset the direct map permissions to the default.
2232          */
2233         set_area_direct_map(area, set_direct_map_invalid_noflush);
2234         _vm_unmap_aliases(start, end, flush_dmap);
2235         set_area_direct_map(area, set_direct_map_default_noflush);
2236 }
2237
2238 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
2239 {
2240         struct vm_struct *area;
2241
2242         if (!addr)
2243                 return;
2244
2245         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
2246                         addr))
2247                 return;
2248
2249         area = find_vm_area(addr);
2250         if (unlikely(!area)) {
2251                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
2252                                 addr);
2253                 return;
2254         }
2255
2256         debug_check_no_locks_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2257         debug_check_no_obj_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2258
2259         kasan_poison_vmalloc(area->addr, area->size);
2260
2261         vm_remove_mappings(area, deallocate_pages);
2262
2263         if (deallocate_pages) {
2264                 int i;
2265
2266                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2267                         struct page *page = area->pages[i];
2268
2269                         BUG_ON(!page);
2270                         __free_pages(page, 0);
2271                 }
2272                 atomic_long_sub(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2273
2274                 kvfree(area->pages);
2275         }
2276
2277         kfree(area);
2278         return;
2279 }
2280
2281 static inline void __vfree_deferred(const void *addr)
2282 {
2283         /*
2284          * Use raw_cpu_ptr() because this can be called from preemptible
2285          * context. Preemption is absolutely fine here, because the llist_add()
2286          * implementation is lockless, so it works even if we are adding to
2287          * another cpu's list. schedule_work() should be fine with this too.
2288          */
2289         struct vfree_deferred *p = raw_cpu_ptr(&vfree_deferred);
2290
2291         if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
2292                 schedule_work(&p->wq);
2293 }
2294
2295 /**
2296  * vfree_atomic - release memory allocated by vmalloc()
2297  * @addr:         memory base address
2298  *
2299  * This one is just like vfree() but can be called in any atomic context
2300  * except NMIs.
2301  */
2302 void vfree_atomic(const void *addr)
2303 {
2304         BUG_ON(in_nmi());
2305
2306         kmemleak_free(addr);
2307
2308         if (!addr)
2309                 return;
2310         __vfree_deferred(addr);
2311 }
2312
2313 static void __vfree(const void *addr)
2314 {
2315         if (unlikely(in_interrupt()))
2316                 __vfree_deferred(addr);
2317         else
2318                 __vunmap(addr, 1);
2319 }
2320
2321 /**
2322  * vfree - Release memory allocated by vmalloc()
2323  * @addr:  Memory base address
2324  *
2325  * Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as obtained
2326  * from one of the vmalloc() family of APIs.  This will usually also free the
2327  * physical memory underlying the virtual allocation, but that memory is
2328  * reference counted, so it will not be freed until the last user goes away.
2329  *
2330  * If @addr is NULL, no operation is performed.
2331  *
2332  * Context:
2333  * May sleep if called *not* from interrupt context.
2334  * Must not be called in NMI context (strictly speaking, it could be
2335  * if we have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
2336  * conventions for vfree() arch-depenedent would be a really bad idea).
2337  */
2338 void vfree(const void *addr)
2339 {
2340         BUG_ON(in_nmi());
2341
2342         kmemleak_free(addr);
2343
2344         might_sleep_if(!in_interrupt());
2345
2346         if (!addr)
2347                 return;
2348
2349         __vfree(addr);
2350 }
2351 EXPORT_SYMBOL(vfree);
2352
2353 /**
2354  * vunmap - release virtual mapping obtained by vmap()
2355  * @addr:   memory base address
2356  *
2357  * Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
2358  * which was created from the page array passed to vmap().
2359  *
2360  * Must not be called in interrupt context.
2361  */
2362 void vunmap(const void *addr)
2363 {
2364         BUG_ON(in_interrupt());
2365         might_sleep();
2366         if (addr)
2367                 __vunmap(addr, 0);
2368 }
2369 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
2370
2371 /**
2372  * vmap - map an array of pages into virtually contiguous space
2373  * @pages: array of page pointers
2374  * @count: number of pages to map
2375  * @flags: vm_area->flags
2376  * @prot: page protection for the mapping
2377  *
2378  * Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual space.
2379  * If @flags contains %VM_MAP_PUT_PAGES the ownership of the pages array itself
2380  * (which must be kmalloc or vmalloc memory) and one reference per pages in it
2381  * are transferred from the caller to vmap(), and will be freed / dropped when
2382  * vfree() is called on the return value.
2383  *
2384  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2385  */
2386 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
2387            unsigned long flags, pgprot_t prot)
2388 {
2389         struct vm_struct *area;
2390         unsigned long size;             /* In bytes */
2391
2392         might_sleep();
2393
2394         if (count > totalram_pages())
2395                 return NULL;
2396
2397         size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2398         area = get_vm_area_caller(size, flags, __builtin_return_address(0));
2399         if (!area)
2400                 return NULL;
2401
2402         if (map_kernel_range((unsigned long)area->addr, size, pgprot_nx(prot),
2403                         pages) < 0) {
2404                 vunmap(area->addr);
2405                 return NULL;
2406         }
2407
2408         if (flags & VM_MAP_PUT_PAGES)
2409                 area->pages = pages;
2410         return area->addr;
2411 }
2412 EXPORT_SYMBOL(vmap);
2413
2414 #ifdef CONFIG_VMAP_PFN
2415 struct vmap_pfn_data {
2416         unsigned long   *pfns;
2417         pgprot_t        prot;
2418         unsigned int    idx;
2419 };
2420
2421 static int vmap_pfn_apply(pte_t *pte, unsigned long addr, void *private)
2422 {
2423         struct vmap_pfn_data *data = private;
2424
2425         if (WARN_ON_ONCE(pfn_valid(data->pfns[data->idx])))
2426                 return -EINVAL;
2427         *pte = pte_mkspecial(pfn_pte(data->pfns[data->idx++], data->prot));
2428         return 0;
2429 }
2430
2431 /**
2432  * vmap_pfn - map an array of PFNs into virtually contiguous space
2433  * @pfns: array of PFNs
2434  * @count: number of pages to map
2435  * @prot: page protection for the mapping
2436  *
2437  * Maps @count PFNs from @pfns into contiguous kernel virtual space and returns
2438  * the start address of the mapping.
2439  */
2440 void *vmap_pfn(unsigned long *pfns, unsigned int count, pgprot_t prot)
2441 {
2442         struct vmap_pfn_data data = { .pfns = pfns, .prot = pgprot_nx(prot) };
2443         struct vm_struct *area;
2444
2445         area = get_vm_area_caller(count * PAGE_SIZE, VM_IOREMAP,
2446                         __builtin_return_address(0));
2447         if (!area)
2448                 return NULL;
2449         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2450                         count * PAGE_SIZE, vmap_pfn_apply, &data)) {
2451                 free_vm_area(area);
2452                 return NULL;
2453         }
2454         return area->addr;
2455 }
2456 EXPORT_SYMBOL_GPL(vmap_pfn);
2457 #endif /* CONFIG_VMAP_PFN */
2458
2459 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
2460                                  pgprot_t prot, int node)
2461 {
2462         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
2463         unsigned int nr_pages = get_vm_area_size(area) >> PAGE_SHIFT;
2464         unsigned int array_size = nr_pages * sizeof(struct page *), i;
2465         struct page **pages;
2466
2467         gfp_mask |= __GFP_NOWARN;
2468         if (!(gfp_mask & (GFP_DMA | GFP_DMA32)))
2469                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2470
2471         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
2472         if (array_size > PAGE_SIZE) {
2473                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp, node,
2474                                         area->caller);
2475         } else {
2476                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
2477         }
2478
2479         if (!pages) {
2480                 remove_vm_area(area->addr);
2481                 kfree(area);
2482                 return NULL;
2483         }
2484
2485         area->pages = pages;
2486         area->nr_pages = nr_pages;
2487
2488         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2489                 struct page *page;
2490
2491                 if (node == NUMA_NO_NODE)
2492                         page = alloc_page(gfp_mask);
2493                 else
2494                         page = alloc_pages_node(node, gfp_mask, 0);
2495
2496                 if (unlikely(!page)) {
2497                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vfree() */
2498                         area->nr_pages = i;
2499                         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2500                         goto fail;
2501                 }
2502                 area->pages[i] = page;
2503                 if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
2504                         cond_resched();
2505         }
2506         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2507
2508         if (map_kernel_range((unsigned long)area->addr, get_vm_area_size(area),
2509                         prot, pages) < 0)
2510                 goto fail;
2511
2512         return area->addr;
2513
2514 fail:
2515         warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2516                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes",
2517                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
2518         __vfree(area->addr);
2519         return NULL;
2520 }
2521
2522 /**
2523  * __vmalloc_node_range - allocate virtually contiguous memory
2524  * @size:                 allocation size
2525  * @align:                desired alignment
2526  * @start:                vm area range start
2527  * @end:                  vm area range end
2528  * @gfp_mask:             flags for the page level allocator
2529  * @prot:                 protection mask for the allocated pages
2530  * @vm_flags:             additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
2531  * @node:                 node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
2532  * @caller:               caller's return address
2533  *
2534  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2535  * allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
2536  * kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
2537  *
2538  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2539  */
2540 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
2541                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
2542                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
2543                         const void *caller)
2544 {
2545         struct vm_struct *area;
2546         void *addr;
2547         unsigned long real_size = size;
2548
2549         size = PAGE_ALIGN(size);
2550         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages())
2551                 goto fail;
2552
2553         area = __get_vm_area_node(real_size, align, VM_ALLOC | VM_UNINITIALIZED |
2554                                 vm_flags, start, end, node, gfp_mask, caller);
2555         if (!area)
2556                 goto fail;
2557
2558         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node);
2559         if (!addr)
2560                 return NULL;
2561
2562         /*
2563          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
2564          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
2565          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
2566          */
2567         clear_vm_uninitialized_flag(area);
2568
2569         kmemleak_vmalloc(area, size, gfp_mask);
2570
2571         return addr;
2572
2573 fail:
2574         warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2575                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes", real_size);
2576         return NULL;
2577 }
2578
2579 /**
2580  * __vmalloc_node - allocate virtually contiguous memory
2581  * @size:           allocation size
2582  * @align:          desired alignment
2583  * @gfp_mask:       flags for the page level allocator
2584  * @node:           node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
2585  * @caller:         caller's return address
2586  *
2587  * Allocate enough pages to cover @size from the page level allocator with
2588  * @gfp_mask flags.  Map them into contiguous kernel virtual space.
2589  *
2590  * Reclaim modifiers in @gfp_mask - __GFP_NORETRY, __GFP_RETRY_MAYFAIL
2591  * and __GFP_NOFAIL are not supported
2592  *
2593  * Any use of gfp flags outside of GFP_KERNEL should be consulted
2594  * with mm people.
2595  *
2596  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2597  */
2598 void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
2599                             gfp_t gfp_mask, int node, const void *caller)
2600 {
2601         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2602                                 gfp_mask, PAGE_KERNEL, 0, node, caller);
2603 }
2604 /*
2605  * This is only for performance analysis of vmalloc and stress purpose.
2606  * It is required by vmalloc test module, therefore do not use it other
2607  * than that.
2608  */
2609 #ifdef CONFIG_TEST_VMALLOC_MODULE
2610 EXPORT_SYMBOL_GPL(__vmalloc_node);
2611 #endif
2612
2613 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
2614 {
2615         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, NUMA_NO_NODE,
2616                                 __builtin_return_address(0));
2617 }
2618 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
2619
2620 /**
2621  * vmalloc - allocate virtually contiguous memory
2622  * @size:    allocation size
2623  *
2624  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2625  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2626  *
2627  * For tight control over page level allocator and protection flags
2628  * use __vmalloc() instead.
2629  *
2630  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2631  */
2632 void *vmalloc(unsigned long size)
2633 {
2634         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
2635                                 __builtin_return_address(0));
2636 }
2637 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
2638
2639 /**
2640  * vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
2641  * @size:    allocation size
2642  *
2643  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2644  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2645  * The memory allocated is set to zero.
2646  *
2647  * For tight control over page level allocator and protection flags
2648  * use __vmalloc() instead.
2649  *
2650  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2651  */
2652 void *vzalloc(unsigned long size)
2653 {
2654         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, NUMA_NO_NODE,
2655                                 __builtin_return_address(0));
2656 }
2657 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
2658
2659 /**
2660  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
2661  * @size: allocation size
2662  *
2663  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
2664  * without leaking data.
2665  *
2666  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2667  */
2668 void *vmalloc_user(unsigned long size)
2669 {
2670         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2671                                     GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
2672                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
2673                                     __builtin_return_address(0));
2674 }
2675 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
2676
2677 /**
2678  * vmalloc_node - allocate memory on a specific node
2679  * @size:         allocation size
2680  * @node:         numa node
2681  *
2682  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2683  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2684  *
2685  * For tight control over page level allocator and protection flags
2686  * use __vmalloc() instead.
2687  *
2688  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2689  */
2690 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
2691 {
2692         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, node,
2693                         __builtin_return_address(0));
2694 }
2695 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
2696
2697 /**
2698  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
2699  * @size:       allocation size
2700  * @node:       numa node
2701  *
2702  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2703  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2704  * The memory allocated is set to zero.
2705  *
2706  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2707  */
2708 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
2709 {
2710         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, node,
2711                                 __builtin_return_address(0));
2712 }
2713 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
2714
2715 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
2716 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
2717 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
2718 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA | GFP_KERNEL)
2719 #else
2720 /*
2721  * 64b systems should always have either DMA or DMA32 zones. For others
2722  * GFP_DMA32 should do the right thing and use the normal zone.
2723  */
2724 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
2725 #endif
2726
2727 /**
2728  * vmalloc_32 - allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
2729  * @size:       allocation size
2730  *
2731  * Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
2732  * page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2733  *
2734  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2735  */
2736 void *vmalloc_32(unsigned long size)
2737 {
2738         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, NUMA_NO_NODE,
2739                         __builtin_return_address(0));
2740 }
2741 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
2742
2743 /**
2744  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
2745  * @size:            allocation size
2746  *
2747  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
2748  * mapped to userspace without leaking data.
2749  *
2750  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2751  */
2752 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
2753 {
2754         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2755                                     GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
2756                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
2757                                     __builtin_return_address(0));
2758 }
2759 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
2760
2761 /*
2762  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
2763  * If the page is not present, fill zero.
2764  */
2765
2766 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2767 {
2768         struct page *p;
2769         int copied = 0;
2770
2771         while (count) {
2772                 unsigned long offset, length;
2773
2774                 offset = offset_in_page(addr);
2775                 length = PAGE_SIZE - offset;
2776                 if (length > count)
2777                         length = count;
2778                 p = vmalloc_to_page(addr);
2779                 /*
2780                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
2781                  * lock. But adding lock here means that we need to add
2782                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
2783                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
2784                  * kmap() and get small overhead in this access function.
2785                  */
2786                 if (p) {
2787                         /*
2788                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
2789                          * function description)
2790                          */
2791                         void *map = kmap_atomic(p);
2792                         memcpy(buf, map + offset, length);
2793                         kunmap_atomic(map);
2794                 } else
2795                         memset(buf, 0, length);
2796
2797                 addr += length;
2798                 buf += length;
2799                 copied += length;
2800                 count -= length;
2801         }
2802         return copied;
2803 }
2804
2805 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2806 {
2807         struct page *p;
2808         int copied = 0;
2809
2810         while (count) {
2811                 unsigned long offset, length;
2812
2813                 offset = offset_in_page(addr);
2814                 length = PAGE_SIZE - offset;
2815                 if (length > count)
2816                         length = count;
2817                 p = vmalloc_to_page(addr);
2818                 /*
2819                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
2820                  * lock. But adding lock here means that we need to add
2821                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
2822                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
2823                  * kmap() and get small overhead in this access function.
2824                  */
2825                 if (p) {
2826                         /*
2827                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
2828                          * function description)
2829                          */
2830                         void *map = kmap_atomic(p);
2831                         memcpy(map + offset, buf, length);
2832                         kunmap_atomic(map);
2833                 }
2834                 addr += length;
2835                 buf += length;
2836                 copied += length;
2837                 count -= length;
2838         }
2839         return copied;
2840 }
2841
2842 /**
2843  * vread() - read vmalloc area in a safe way.
2844  * @buf:     buffer for reading data
2845  * @addr:    vm address.
2846  * @count:   number of bytes to be read.
2847  *
2848  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2849  * copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
2850  * of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
2851  * proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
2852  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2853  *
2854  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2855  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2856  *
2857  * Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
2858  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2859  * This is for routines which have to access vmalloc area without
2860  * any information, as /dev/kmem.
2861  *
2862  * Return: number of bytes for which addr and buf should be increased
2863  * (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count) doesn't
2864  * include any intersection with valid vmalloc area
2865  */
2866 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2867 {
2868         struct vmap_area *va;
2869         struct vm_struct *vm;
2870         char *vaddr, *buf_start = buf;
2871         unsigned long buflen = count;
2872         unsigned long n;
2873
2874         /* Don't allow overflow */
2875         if ((unsigned long) addr + count < count)
2876                 count = -(unsigned long) addr;
2877
2878         spin_lock(&vmap_area_lock);
2879         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2880                 if (!count)
2881                         break;
2882
2883                 if (!va->vm)
2884                         continue;
2885
2886                 vm = va->vm;
2887                 vaddr = (char *) vm->addr;
2888                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2889                         continue;
2890                 while (addr < vaddr) {
2891                         if (count == 0)
2892                                 goto finished;
2893                         *buf = '\0';
2894                         buf++;
2895                         addr++;
2896                         count--;
2897                 }
2898                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2899                 if (n > count)
2900                         n = count;
2901                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2902                         aligned_vread(buf, addr, n);
2903                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2904                         memset(buf, 0, n);
2905                 buf += n;
2906                 addr += n;
2907                 count -= n;
2908         }
2909 finished:
2910         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2911
2912         if (buf == buf_start)
2913                 return 0;
2914         /* zero-fill memory holes */
2915         if (buf != buf_start + buflen)
2916                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2917
2918         return buflen;
2919 }
2920
2921 /**
2922  * vwrite() - write vmalloc area in a safe way.
2923  * @buf:      buffer for source data
2924  * @addr:     vm address.
2925  * @count:    number of bytes to be read.
2926  *
2927  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2928  * copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2929  * [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2930  * proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2931  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2932  *
2933  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2934  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2935  *
2936  * Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2937  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2938  * This is for routines which have to access vmalloc area without
2939  * any information, as /dev/kmem.
2940  *
2941  * Return: number of bytes for which addr and buf should be
2942  * increased (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count)
2943  * doesn't include any intersection with valid vmalloc area
2944  */
2945 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2946 {
2947         struct vmap_area *va;
2948         struct vm_struct *vm;
2949         char *vaddr;
2950         unsigned long n, buflen;
2951         int copied = 0;
2952
2953         /* Don't allow overflow */
2954         if ((unsigned long) addr + count < count)
2955                 count = -(unsigned long) addr;
2956         buflen = count;
2957
2958         spin_lock(&vmap_area_lock);
2959         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2960                 if (!count)
2961                         break;
2962
2963                 if (!va->vm)
2964                         continue;
2965
2966                 vm = va->vm;
2967                 vaddr = (char *) vm->addr;
2968                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2969                         continue;
2970                 while (addr < vaddr) {
2971                         if (count == 0)
2972                                 goto finished;
2973                         buf++;
2974                         addr++;
2975                         count--;
2976                 }
2977                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2978                 if (n > count)
2979                         n = count;
2980                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
2981                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2982                         copied++;
2983                 }
2984                 buf += n;
2985                 addr += n;
2986                 count -= n;
2987         }
2988 finished:
2989         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2990         if (!copied)
2991                 return 0;
2992         return buflen;
2993 }
2994
2995 /**
2996  * remap_vmalloc_range_partial - map vmalloc pages to userspace
2997  * @vma:                vma to cover
2998  * @uaddr:              target user address to start at
2999  * @kaddr:              virtual address of vmalloc kernel memory
3000  * @pgoff:              offset from @kaddr to start at
3001  * @size:               size of map area
3002  *
3003  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3004  *
3005  * This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
3006  * and that it is big enough to cover the range starting at
3007  * @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
3008  * met.
3009  *
3010  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3011  */
3012 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
3013                                 void *kaddr, unsigned long pgoff,
3014                                 unsigned long size)
3015 {
3016         struct vm_struct *area;
3017         unsigned long off;
3018         unsigned long end_index;
3019
3020         if (check_shl_overflow(pgoff, PAGE_SHIFT, &off))
3021                 return -EINVAL;
3022
3023         size = PAGE_ALIGN(size);
3024
3025         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
3026                 return -EINVAL;
3027
3028         area = find_vm_area(kaddr);
3029         if (!area)
3030                 return -EINVAL;
3031
3032         if (!(area->flags & (VM_USERMAP | VM_DMA_COHERENT)))
3033                 return -EINVAL;
3034
3035         if (check_add_overflow(size, off, &end_index) ||
3036             end_index > get_vm_area_size(area))
3037                 return -EINVAL;
3038         kaddr += off;
3039
3040         do {
3041                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
3042                 int ret;
3043
3044                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
3045                 if (ret)
3046                         return ret;
3047
3048                 uaddr += PAGE_SIZE;
3049                 kaddr += PAGE_SIZE;
3050                 size -= PAGE_SIZE;
3051         } while (size > 0);
3052
3053         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
3054
3055         return 0;
3056 }
3057 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range_partial);
3058
3059 /**
3060  * remap_vmalloc_range - map vmalloc pages to userspace
3061  * @vma:                vma to cover (map full range of vma)
3062  * @addr:               vmalloc memory
3063  * @pgoff:              number of pages into addr before first page to map
3064  *
3065  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3066  *
3067  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3068  * that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
3069  * that criteria isn't met.
3070  *
3071  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3072  */
3073 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
3074                                                 unsigned long pgoff)
3075 {
3076         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
3077                                            addr, pgoff,
3078                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
3079 }
3080 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
3081
3082 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
3083 {
3084         struct vm_struct *ret;
3085         ret = remove_vm_area(area->addr);
3086         BUG_ON(ret != area);
3087         kfree(area);
3088 }
3089 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
3090
3091 #ifdef CONFIG_SMP
3092 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
3093 {
3094         return rb_entry_safe(n, struct vmap_area, rb_node);
3095 }
3096
3097 /**
3098  * pvm_find_va_enclose_addr - find the vmap_area @addr belongs to
3099  * @addr: target address
3100  *
3101  * Returns: vmap_area if it is found. If there is no such area
3102  *   the first highest(reverse order) vmap_area is returned
3103  *   i.e. va->va_start < addr && va->va_end < addr or NULL
3104  *   if there are no any areas before @addr.
3105  */
3106 static struct vmap_area *
3107 pvm_find_va_enclose_addr(unsigned long addr)
3108 {
3109         struct vmap_area *va, *tmp;
3110         struct rb_node *n;
3111
3112         n = free_vmap_area_root.rb_node;
3113         va = NULL;
3114
3115         while (n) {
3116                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
3117                 if (tmp->va_start <= addr) {
3118                         va = tmp;
3119                         if (tmp->va_end >= addr)
3120                                 break;
3121
3122                         n = n->rb_right;
3123                 } else {
3124                         n = n->rb_left;
3125                 }
3126         }
3127
3128         return va;
3129 }
3130
3131 /**
3132  * pvm_determine_end_from_reverse - find the highest aligned address
3133  * of free block below VMALLOC_END
3134  * @va:
3135  *   in - the VA we start the search(reverse order);
3136  *   out - the VA with the highest aligned end address.
3137  *
3138  * Returns: determined end address within vmap_area
3139  */
3140 static unsigned long
3141 pvm_determine_end_from_reverse(struct vmap_area **va, unsigned long align)
3142 {
3143         unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3144         unsigned long addr;
3145
3146         if (likely(*va)) {
3147                 list_for_each_entry_from_reverse((*va),
3148                                 &free_vmap_area_list, list) {
3149                         addr = min((*va)->va_end & ~(align - 1), vmalloc_end);
3150                         if ((*va)->va_start < addr)
3151                                 return addr;
3152                 }
3153         }
3154
3155         return 0;
3156 }
3157
3158 /**
3159  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
3160  * @offsets: array containing offset of each area
3161  * @sizes: array containing size of each area
3162  * @nr_vms: the number of areas to allocate
3163  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
3164  *
3165  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
3166  *          vm_structs on success, %NULL on failure
3167  *
3168  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
3169  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
3170  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
3171  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
3172  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
3173  * areas are allocated from top.
3174  *
3175  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple. It
3176  * does everything top-down and scans free blocks from the end looking
3177  * for matching base. While scanning, if any of the areas do not fit the
3178  * base address is pulled down to fit the area. Scanning is repeated till
3179  * all the areas fit and then all necessary data structures are inserted
3180  * and the result is returned.
3181  */
3182 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
3183                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
3184                                      size_t align)
3185 {
3186         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
3187         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3188         struct vmap_area **vas, *va;
3189         struct vm_struct **vms;
3190         int area, area2, last_area, term_area;
3191         unsigned long base, start, size, end, last_end, orig_start, orig_end;
3192         bool purged = false;
3193         enum fit_type type;
3194
3195         /* verify parameters and allocate data structures */
3196         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
3197         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
3198                 start = offsets[area];
3199                 end = start + sizes[area];
3200
3201                 /* is everything aligned properly? */
3202                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
3203                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
3204
3205                 /* detect the area with the highest address */
3206                 if (start > offsets[last_area])
3207                         last_area = area;
3208
3209                 for (area2 = area + 1; area2 < nr_vms; area2++) {
3210                         unsigned long start2 = offsets[area2];
3211                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
3212
3213                         BUG_ON(start2 < end && start < end2);
3214                 }
3215         }
3216         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
3217
3218         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
3219                 WARN_ON(true);
3220                 return NULL;
3221         }
3222
3223         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
3224         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
3225         if (!vas || !vms)
3226                 goto err_free2;
3227
3228         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3229                 vas[area] = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3230                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
3231                 if (!vas[area] || !vms[area])
3232                         goto err_free;
3233         }
3234 retry:
3235         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3236
3237         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
3238         area = term_area = last_area;
3239         start = offsets[area];
3240         end = start + sizes[area];
3241
3242         va = pvm_find_va_enclose_addr(vmalloc_end);
3243         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3244
3245         while (true) {
3246                 /*
3247                  * base might have underflowed, add last_end before
3248                  * comparing.
3249                  */
3250                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end)
3251                         goto overflow;
3252
3253                 /*
3254                  * Fitting base has not been found.
3255                  */
3256                 if (va == NULL)
3257                         goto overflow;
3258
3259                 /*
3260                  * If required width exceeds current VA block, move
3261                  * base downwards and then recheck.
3262                  */
3263                 if (base + end > va->va_end) {
3264                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3265                         term_area = area;
3266                         continue;
3267                 }
3268
3269                 /*
3270                  * If this VA does not fit, move base downwards and recheck.
3271                  */
3272                 if (base + start < va->va_start) {
3273                         va = node_to_va(rb_prev(&va->rb_node));
3274                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3275                         term_area = area;
3276                         continue;
3277                 }
3278
3279                 /*
3280                  * This area fits, move on to the previous one.  If
3281                  * the previous one is the terminal one, we're done.
3282                  */
3283                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
3284                 if (area == term_area)
3285                         break;
3286
3287                 start = offsets[area];
3288                 end = start + sizes[area];
3289                 va = pvm_find_va_enclose_addr(base + end);
3290         }
3291
3292         /* we've found a fitting base, insert all va's */
3293         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3294                 int ret;
3295
3296                 start = base + offsets[area];
3297                 size = sizes[area];
3298
3299                 va = pvm_find_va_enclose_addr(start);
3300                 if (WARN_ON_ONCE(va == NULL))
3301                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3302                         goto recovery;
3303
3304                 type = classify_va_fit_type(va, start, size);
3305                 if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
3306                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3307                         goto recovery;
3308
3309                 ret = adjust_va_to_fit_type(va, start, size, type);
3310                 if (unlikely(ret))
3311                         goto recovery;
3312
3313                 /* Allocated area. */
3314                 va = vas[area];
3315                 va->va_start = start;
3316                 va->va_end = start + size;
3317         }
3318
3319         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3320
3321         /* populate the kasan shadow space */
3322         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3323                 if (kasan_populate_vmalloc(vas[area]->va_start, sizes[area]))
3324                         goto err_free_shadow;
3325
3326                 kasan_unpoison_vmalloc((void *)vas[area]->va_start,
3327                                        sizes[area]);
3328         }
3329
3330         /* insert all vm's */
3331         spin_lock(&vmap_area_lock);
3332         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3333                 insert_vmap_area(vas[area], &vmap_area_root, &vmap_area_list);
3334
3335                 setup_vmalloc_vm_locked(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
3336                                  pcpu_get_vm_areas);
3337         }
3338         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3339
3340         kfree(vas);
3341         return vms;
3342
3343 recovery:
3344         /*
3345          * Remove previously allocated areas. There is no
3346          * need in removing these areas from the busy tree,
3347          * because they are inserted only on the final step
3348          * and when pcpu_get_vm_areas() is success.
3349          */
3350         while (area--) {
3351                 orig_start = vas[area]->va_start;
3352                 orig_end = vas[area]->va_end;
3353                 va = merge_or_add_vmap_area(vas[area], &free_vmap_area_root,
3354                                             &free_vmap_area_list);
3355                 if (va)
3356                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3357                                 va->va_start, va->va_end);
3358                 vas[area] = NULL;
3359         }
3360
3361 overflow:
3362         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3363         if (!purged) {
3364                 purge_vmap_area_lazy();
3365                 purged = true;
3366
3367                 /* Before "retry", check if we recover. */
3368                 for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3369                         if (vas[area])
3370                                 continue;
3371
3372                         vas[area] = kmem_cache_zalloc(
3373                                 vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3374                         if (!vas[area])
3375                                 goto err_free;
3376                 }
3377
3378                 goto retry;
3379         }
3380
3381 err_free:
3382         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3383                 if (vas[area])
3384                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, vas[area]);
3385
3386                 kfree(vms[area]);
3387         }
3388 err_free2:
3389         kfree(vas);
3390         kfree(vms);
3391         return NULL;
3392
3393 err_free_shadow:
3394         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3395         /*
3396          * We release all the vmalloc shadows, even the ones for regions that
3397          * hadn't been successfully added. This relies on kasan_release_vmalloc
3398          * being able to tolerate this case.
3399          */
3400         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3401                 orig_start = vas[area]->va_start;
3402                 orig_end = vas[area]->va_end;
3403                 va = merge_or_add_vmap_area(vas[area], &free_vmap_area_root,
3404                                             &free_vmap_area_list);
3405                 if (va)
3406                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3407                                 va->va_start, va->va_end);
3408                 vas[area] = NULL;
3409                 kfree(vms[area]);
3410         }
3411         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3412         kfree(vas);
3413         kfree(vms);
3414         return NULL;
3415 }
3416
3417 /**
3418  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
3419  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
3420  * @nr_vms: the number of allocated areas
3421  *
3422  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
3423  */
3424 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
3425 {
3426         int i;
3427
3428         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
3429                 free_vm_area(vms[i]);
3430         kfree(vms);
3431 }
3432 #endif  /* CONFIG_SMP */
3433
3434 #ifdef CONFIG_PROC_FS
3435 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
3436         __acquires(&vmap_purge_lock)
3437         __acquires(&vmap_area_lock)
3438 {
3439         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
3440         spin_lock(&vmap_area_lock);
3441
3442         return seq_list_start(&vmap_area_list, *pos);
3443 }
3444
3445 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
3446 {
3447         return seq_list_next(p, &vmap_area_list, pos);
3448 }
3449
3450 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
3451         __releases(&vmap_purge_lock)
3452         __releases(&vmap_area_lock)
3453 {
3454         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
3455         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3456 }
3457
3458 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
3459 {
3460         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
3461                 unsigned int nr, *counters = m->private;
3462
3463                 if (!counters)
3464                         return;
3465
3466                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
3467                         return;
3468                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
3469                 smp_rmb();
3470
3471                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
3472
3473                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
3474                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
3475
3476                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
3477                         if (counters[nr])
3478                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
3479         }
3480 }
3481
3482 static void show_purge_info(struct seq_file *m)
3483 {
3484         struct llist_node *head;
3485         struct vmap_area *va;
3486
3487         head = READ_ONCE(vmap_purge_list.first);
3488         if (head == NULL)
3489                 return;
3490
3491         llist_for_each_entry(va, head, purge_list) {
3492                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld unpurged vm_area\n",
3493                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
3494                         va->va_end - va->va_start);
3495         }
3496 }
3497
3498 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
3499 {
3500         struct vmap_area *va;
3501         struct vm_struct *v;
3502
3503         va = list_entry(p, struct vmap_area, list);
3504
3505         /*
3506          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !vm on behalf
3507          * of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
3508          */
3509         if (!va->vm) {
3510                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
3511                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
3512                         va->va_end - va->va_start);
3513
3514                 return 0;
3515         }
3516
3517         v = va->vm;
3518
3519         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
3520                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
3521
3522         if (v->caller)
3523                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
3524
3525         if (v->nr_pages)
3526                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
3527
3528         if (v->phys_addr)
3529                 seq_printf(m, " phys=%pa", &v->phys_addr);
3530
3531         if (v->flags & VM_IOREMAP)
3532                 seq_puts(m, " ioremap");
3533
3534         if (v->flags & VM_ALLOC)
3535                 seq_puts(m, " vmalloc");
3536
3537         if (v->flags & VM_MAP)
3538                 seq_puts(m, " vmap");
3539
3540         if (v->flags & VM_USERMAP)
3541                 seq_puts(m, " user");
3542
3543         if (v->flags & VM_DMA_COHERENT)
3544                 seq_puts(m, " dma-coherent");
3545
3546         if (is_vmalloc_addr(v->pages))
3547                 seq_puts(m, " vpages");
3548
3549         show_numa_info(m, v);
3550         seq_putc(m, '\n');
3551
3552         /*
3553          * As a final step, dump "unpurged" areas. Note,
3554          * that entire "/proc/vmallocinfo" output will not
3555          * be address sorted, because the purge list is not
3556          * sorted.
3557          */
3558         if (list_is_last(&va->list, &vmap_area_list))
3559                 show_purge_info(m);
3560
3561         return 0;
3562 }
3563
3564 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
3565         .start = s_start,
3566         .next = s_next,
3567         .stop = s_stop,
3568         .show = s_show,
3569 };
3570
3571 static int __init proc_vmalloc_init(void)
3572 {
3573         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3574                 proc_create_seq_private("vmallocinfo", 0400, NULL,
3575                                 &vmalloc_op,
3576                                 nr_node_ids * sizeof(unsigned int), NULL);
3577         else
3578                 proc_create_seq("vmallocinfo", 0400, NULL, &vmalloc_op);
3579         return 0;
3580 }
3581 module_init(proc_vmalloc_init);
3582
3583 #endif